青島風(fēng)淋室
激光氣體分析儀采用的是原位式（或稱直插式）測量技術(shù)，在被測工藝管線上直接進行測量。與傳統(tǒng)的抽取式氣體分析不同，原位式分析并不需采樣管路抽取、輸送樣氣，更無需對樣品進行預(yù)處理。這樣，激光分析儀的基本配置較抽取式分析儀簡化了許多，以西門子公司的激光氣體分析儀LDS6為例，主要分為中央處理單元、發(fā)射探頭、接收探頭、信號光纜及附件，系統(tǒng)如圖1所示。
在實際使用過程中，待測介質(zhì)可能含有粉塵，影響信號的強度，不利于信號的檢測。某些待測氣體中的粉塵含量不僅高，而且還存在動態(tài)變化的情況。粉塵對激光信號有遮擋，會影響到信號強度，甚至完全阻擋激光傳輸與接收；粉塵動態(tài)變化則造成信號不穩(wěn)定，這些都需要激光分析儀有針對性地進行處理。西門子LDS6型激光分析儀采用其特有的專利“二次諧波處理”方法和“自動增益控制”技術(shù)，專用于濾除粉塵影響及粉塵動態(tài)變化的情況。
傳統(tǒng)的抽取式氣體分析儀應(yīng)用時需要了解待測介質(zhì)的組成，考慮各成分之間可能存在的相互干擾，以此判斷與選擇適合的分析儀種類。激光氣體分析儀發(fā)出的激光波長被調(diào)制精確等于某種特定氣體的吸收線，所發(fā)的單色激光只被掃描光譜范圍內(nèi)具有特定吸收譜線的特定成分有選擇地吸收，測量過程中沒有任何交叉干擾。相對比傳統(tǒng)分析方法具有更高的精確度。激光分析儀的吸收譜線也可被稱為“單線吸收譜”。
激光氣體分析儀響應(yīng)迅速，采樣更具代表性，特別適合工藝連鎖、安全監(jiān)測的應(yīng)用
什么是激光分析儀
對于煙氣脫硝處理（SCR和SNCR）中逃逸氨（NH3）的測量，且不提NH3的高化學(xué)活性在樣氣輸送過程中極易被“污染”諸多因素，單就分析方法而言，某些原理的分析儀并不直接測量NH3的濃度，需借助于轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過復(fù)雜的變換過程才可分析。一旦轉(zhuǎn)換存在偏差，測量結(jié)果必將受到影響，分析精度無法得到保障。激光氣體分析儀在原位進行測量，無需樣品采集、傳輸、預(yù)處理，分析更快速，更利于效率優(yōu)化。測量采用“線采樣”形式，直接分析待測組分的吸收譜線，無需經(jīng)過轉(zhuǎn)換，樣氣不會受到本身化學(xué)性質(zhì)及傳輸過程影響，分析結(jié)果準確。西門子LDS6型激光分析儀采用其特有的專利“二次諧波處理”方法和“自動增益控制”技術(shù)，更能確保在此類高粉塵含量應(yīng)用中的準確分析。
新幫手氣體在線監(jiān)測原位式激光分析儀
圖2 激光分析儀用于SNCR過程監(jiān)測試驗（數(shù)據(jù)提供：西門子公司）。
原位式激光分析儀在流程工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
用于煙氣排放測量
氧氣轉(zhuǎn)爐（BOF）是普遍的煉鋼設(shè)備，將鋼水注入轉(zhuǎn)爐圣潔風(fēng)淋室，水冷噴頭向轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹入高壓氧氣。吹入的氧與鋼水中的碳經(jīng)過氧化結(jié)合生成CO和CO2，并以爐氣的形式與鋼水脫離、排放。整個轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝流程約15~20min。爐氣中的CO和CO2可以作為反映轉(zhuǎn)爐工作狀態(tài)的參數(shù)組，通過迅速、準確監(jiān)測爐氣中CO、CO2的含量，可以提高轉(zhuǎn)爐的工作效率，節(jié)約大量的氧氣與能量，優(yōu)化整個流程。通過西門子公司在歐洲的大量應(yīng)用、測試結(jié)果，激光分析儀的快速相應(yīng)能夠節(jié)省約5%~10%的流程周期，這無疑對提高轉(zhuǎn)爐效率、優(yōu)化流程、節(jié)約能源有著巨大的幫助青島風(fēng)淋室 。
激光氣體分析儀無需采樣裝置、樣品輸送管線和樣品預(yù)處理系統(tǒng)，具有系統(tǒng)簡單、采樣典型、測量迅速、維護簡便、不受干擾等特點，特別適合用于環(huán)境惡劣、要求快速響應(yīng)以及待測成分易受傳輸系統(tǒng)影響的應(yīng)用。
圖2為西門子公司提供的德國MVR電廠對LDS激光分析儀應(yīng)用于SNCR過程監(jiān)測試驗。測試的第一階段，SNCR工藝流程利用LDS激光分析儀監(jiān)測的氨逃逸值控制氨的注入量，NOx、NH3的排放量以及氨的消耗量顯然受到良好地控制。試驗的第二階段，停止SNCR，不向煙氣注入氨，氨的逃逸量也隨之降為零。NOx由于沒有降解處理，排放量明顯增加。在第三階段，電廠重新開始向煙氣注入氨，并未利用LDS激光分析儀的測量值來控制、優(yōu)化工藝，雖然NOx的排放量得到一定的控制，但并不穩(wěn)定，并且氨的逃逸量以及氨的消耗量均很高。在試驗的最后階段，LDS6的測量值再次參與工藝流程控制，NOx的排放量趨于穩(wěn)定，氨的排放與消耗量重新得到控制。由此可見LDS6分析儀對SNCR工藝的控制、優(yōu)化和成本降低具有優(yōu)異的成效。
與煤粉倉監(jiān)測類似的還有煤氣監(jiān)測、電除塵設(shè)備的安全監(jiān)測。激光氣體分析儀分析快速、可靠性高，無易損部件，維護量小。高分辨率的單線吸收譜測量原理，無干涉影響，并可適應(yīng)含塵量動態(tài)變化，是安全監(jiān)測理想的分析儀表。
激光氣體分析儀的測量無干擾、高選擇性，快速響應(yīng)等一系列優(yōu)點使其近年來在流程工業(yè)中越來越得到重視，在鋼鐵冶金、化工、環(huán)保等行業(yè)中也逐漸得到推廣。
激光分析儀與傳統(tǒng)的抽取法氣體分析儀相比，具備采樣更有代表性、測量更迅速、測量所受的干擾更小等諸多優(yōu)點，正越來越多地被用于過程控制與工藝優(yōu)化應(yīng)用中。本文將從基本原理、系統(tǒng)構(gòu)成和實際應(yīng)用等方面對激光分析儀做簡單介紹。 |
